模具及模具补温方法与流程

本发明涉及模锻，具体而言，涉及一种模具及模具补温方法。

背景技术：

1、铝合金模锻是制备高性能铝合金精密构件的关键成形工艺，在航空航天、轨道交通以及高端装备等领域应用广泛，对实现构件轻量化、提升结构强度和可靠性具有重要工程价值。铝合金模锻对成型温度条件要求较高，锻造温度区间狭窄，若温度异常容易引发充型不足、表面裂纹、晶粒粗大、模具热疲劳开裂等缺陷，严重影响锻件品质和模具寿命。

2、为解决上述问题，公开号为cn202210356529的专利公开了一种利用电磁感应补温的铝合金铸造模具及铸造方法，在常规的锻前预热配合自然保温的加热方案基础上，通过在模具上设置电磁感应加热组件以及冷却组件来实现锻造过程中的温度控制，然而该专利所公开的温度控制方案无法形成立体加热网络，不能对模具各位置的温度实现精细化调控，导致温度分布的均匀性较差，从而影响铝合金模锻产品质量。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种模具及模具补温方法，能够解决现有补温方案无法形成立体加热网络，不能对模具各位置的温度实现精细化调控，导致温度分布的均匀性较差，从而影响铝合金模锻产品质量的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种模具，包括下模和温控系统，下模包括多个温控区域，温控系统包括加热模块，加热模块设置在下模内，各温控区域内均设置有加热模块，加热模块能够独立调控相应温控区域的温度。

3、进一步地，加热模块包括第一加热组和第二加热组，多个第一加热组沿下模的长度方向间隔设置，多个第二加热组沿下模的宽度方向间隔设置，且第二加热组与第一加热组在高度方向分层设置，形成覆盖下模内部三维空间的立体加热网络。

4、进一步地，第一加热组包括多个第一加热部，第一加热部沿宽度方向间隔设置，且第一加热组在高度方向分层设置，第二加热组包括第二加热部，多个第二加热部沿长度方向间隔设置。

5、进一步地，温控系统还包括测温模块，测温模块包括温度传感器，多个温度传感器设置在下模内并能够检测各温控区域的温度。

6、进一步地，模具具有合模平面，测温模块还包括红外热成像仪，红外热成像仪能够检测模具的温度。

7、进一步地，下模内还设置有冷却通道，温控系统还包括冷却模块，冷却模块包括冷却介质泵以及流量调节泵，冷却介质泵能够向冷却通道内循环冷却介质，流量调节泵能够分别调节各冷却通道内冷却介质的流量。

8、根据本发明的另一方面，还提供了一种温控方法，对上述的模具进行温度控制，温控方法包括补温阶段，补温阶段的步骤包括：分割型腔形成多个温控区域；获取各温控区域的实际温度；判断各温控区域的实际温度与该温控区域的目标温度范围之间的关系；若实际温度高于目标温度范围，则控制冷却模块对相应温控区域进行降温；若实际温度低于目标温度范围，则控制加热模块对相应温控区域进行加热补温；若实际温度位于目标温度范围内，则返回检测温控区域的实际温度的步骤。

9、进一步地，控制冷却模块对相应温控区域进行降温的步骤包括：计算实际温度与目标温度范围的最高温度阈值之间的温差；根据温差调整相应温控区域内冷却流体的流速和/或流量。

10、进一步地，控制加热模块对相应温控区域进行加热补温的步骤包括：计算实际温度与目标温度范围的最低温度阈值之间的温差；根据温差调整相应温控区域内加热部的加热功率。

11、进一步地，控制加热模块和冷却模块对相应温控区域进行加热补温或者降温的步骤包括：计算实际温度与目标温度范围的最低温度阈值之间的温差；根据温差调整相应温控区域内加热部的加热功率，以及冷却流体的流速和/或流量。

12、进一步地，温控方法还包括补温阶段前的预热阶段，预热阶段的步骤包括：控制加热部满功率运行；获取温控区域的实际温度；若温控区域温度处于目标温度范围内或高于目标温度范围，则对该温控区域停止加热或控制该温控区域内加热部以保温功率运行，其中保温功率为额定功率的a%；若温控区域温度低于目标温度范围，返回控制加热部满功率运行的步骤；若所有温控区域温度均处于目标温度范围内，则预热阶段结束。

13、进一步地，温控方法还包括补温阶段后的停机维护阶段，停机维护阶段的步骤包括：控制加热部以保温功率运行，其中保温功率为额定功率的a%；控制各冷却流道内冷却流体的流速为bm/s；获取温控区域的实际温度；当实际温度≤预设保温温度且维持预设时间后，温控系统关机。

14、应用本发明的技术方案，下模作为锻造模具的重要组成部分，将其划分形成多个温控区域，并在各个温控区域内设置包含例如电阻丝和电热管等加热部件的加热模块，通过对各温控区域内加热模块的启停以及加热功率进行独立控制，从而实现各个温控区域温度精细化调控的效果。加热模块包括第一加热组和第二加热组，通过将多个第一加热组沿下模的长度方向间隔设置，多个第二加热组沿下模的宽度方向间隔设置，且第二加热组与第一加热组在高度方向分层设置，形成覆盖下模内部三维空间的立体加热网络，相较于现有技术中将加热装置设置在单一平面内对下模进行整体加热的补温方案，上述技术方案能够在下模内部热量散失较多的区域进行快速补温，而对热量散失较少的区域进行缓慢补温，同时对于补温后先行达到目标温度范围的区域进行保温，从而实现精细化补温的效果，且第一加热组和第二加热组的分层布局能够进一步提高加热模块的温控范围，避免在单一加热平面热扩散至模具整体过程中产生热量散失或者热量传递速率不均的问题，从而能够显著提高温度均匀性，进而提高模锻产品质量。

1.一种模具，其特征在于，包括下模（1）和温控系统，所述下模（1）包括多个温控区域，所述温控系统包括加热模块，所述加热模块设置在所述下模（1）内，各所述温控区域内均设置有所述加热模块，所述加热模块能够独立调控相应所述温控区域的温度；

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述第一加热组（311）包括第一加热部，多个所述第一加热部沿宽度方向间隔设置，且所述第一加热组（311）在高度方向分层设置，所述第二加热组（312）包括第二加热部，多个所述第二加热部沿长度方向间隔设置。

3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述温控系统还包括测温模块，所述测温模块包括温度传感器（321），多个所述温度传感器（321）设置在所述下模（1）内并能够检测各所述温控区域的温度。

4.根据权利要求3所述的模具，其特征在于，所述模具具有合模平面，所述测温模块还包括红外热成像仪（322），所述红外热成像仪（322）能够检测所述模具的温度。

5.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述下模（1）内还设置有冷却通道（11），所述温控系统还包括冷却模块，所述冷却模块包括冷却介质泵以及流量调节泵，所述冷却介质泵能够向所述冷却通道（11）内循环冷却介质，所述流量调节泵能够分别调节各所述冷却通道（11）内冷却介质的流量。

6.一种温控方法，其特征在于，对1至5任一项所述的模具进行温度控制，温控方法包括补温阶段，补温阶段的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的温控方法，其特征在于，控制冷却模块对相应温控区域进行降温的步骤包括：

8.根据权利要求6所述的温控方法，其特征在于，控制加热模块对相应温控区域进行加热补温的步骤包括：

9.根据权利要求6所述的温控方法，其特征在于，控制加热模块和冷却模块对相应温控区域进行加热补温或者降温的步骤包括：

10.根据权利要求6所述的温控方法，其特征在于，温控方法还包括补温阶段前的预热阶段，预热阶段的步骤包括：

11.根据权利要求6所述的温控方法，其特征在于，温控方法还包括补温阶段后的停机维护阶段，停机维护阶段的步骤包括：